Mechanics ni tawi la fizikia ambalo hushughulika na tabia ya miili ya mwili inapokabiliwa na nguvu au uhamishaji, na athari zinazofuata za miili kwenye mazingira yao. Sehemu hii inaweza kugawanywa katika maeneo mawili kuu: statics , utafiti wa miili katika mapumziko, na mienendo , utafiti wa miili katika mwendo.
Takwimu zinahusika na uchanganuzi wa mizigo (nguvu, torque/muda) kwenye mifumo ya kimwili katika usawa tuli, yaani, katika hali ambapo nafasi za jamaa za mifumo ndogo hazitofautiani kwa muda, au ambapo vipengele na miundo iko kwenye kasi ya mara kwa mara. . Dhana muhimu katika statics ni wazo la usawa, ambapo jumla ya nguvu, na jumla ya muda kuhusu hatua yoyote, lazima iwe sifuri.
Kwa mfano, fikiria kesi rahisi ya kitabu kupumzika kwenye meza. Uzito wa kitabu unatoa nguvu ya kushuka chini kwa sababu ya mvuto, na jedwali linaunga mkono kitabu kwa nguvu sawa na kinyume inayojulikana kama nguvu ya kawaida. Kwa mujibu wa sheria ya tatu ya Newton, nguvu hizi ni sawa kwa ukubwa na kinyume katika mwelekeo, kuhakikisha kuwa kitabu kinabakia.
Mienendo ni utafiti wa nguvu na mwendo wa vitu. Imegawanywa zaidi katika kinematics, ambayo inazingatia maelezo ya mwendo bila kuzingatia sababu zake, na kinetics, ambayo inachunguza nguvu zinazosababisha au kurekebisha mwendo wa vitu.
Dhana muhimu katika mienendo ni pamoja na sheria za mwendo za Newton, ambazo zinaweza kufupishwa kama ifuatavyo:
Mfano unaoonyesha mienendo ni mwendo wa gari linaloongeza kasi barabarani. Dereva anapobonyeza kanyagio la kuongeza kasi, injini hutokeza nguvu inayosukuma gari mbele. Kwa mujibu wa sheria ya pili ya Newton, kuongeza kasi ya gari imedhamiriwa na nguvu zinazozalishwa na injini na wingi wa gari.
Nishati ni dhana muhimu katika mekanika, inayohusiana na uwezo wa kufanya kazi. Kuna aina mbili kuu za nishati ya mitambo: nishati ya kinetic , nishati ya mwendo, na nishati inayoweza kutokea , nishati iliyohifadhiwa katika kitu kutokana na nafasi au mpangilio wake.
Kanuni ya uhifadhi wa nishati ya mitambo inasema kwamba ikiwa tu nguvu za kihafidhina (kama vile nguvu za mvuto na elastic) zinafanya kazi, jumla ya nishati ya mitambo ya mfumo inabaki mara kwa mara. Hii inaweza kuwakilishwa kama mlinganyo \(E_{total} = K + U\) , ambapo \(E_{total}\) ni jumla ya nishati ya kimitambo, \(K\) ni nishati ya kinetiki, na \(U\) ni nishati inayowezekana.
Mashine rahisi ni vifaa vinavyoweza kubadilisha mwelekeo au ukubwa wa nguvu. Wao ni vipengele vya msingi vya mashine ngumu zaidi. Mashine sita rahisi za kawaida ni lever, gurudumu na ekseli, puli, ndege iliyoinama, kabari, na skrubu.
Kwa mfano, lever ni mashine rahisi ambayo inaweza kutumika kuinua uzito mkubwa na jitihada ndogo. Kanuni nyuma ya lever ni dhana ya faida ya mitambo, ambayo inatokana na sheria ya wakati: nguvu inayotumiwa ikizidishwa na umbali wake kutoka kwa pivot lazima iwe sawa na nguvu ya mzigo iliyozidishwa na umbali wake kutoka kwa pivot. Hii inaweza kuonyeshwa kama \(F_1d_1 = F_2d_2\) , ambapo \(F_1\) na \(F_2\) ni nguvu na \(d_1\) na \(d_2\) ni umbali kutoka kwa mhimili.
Mechanics ni tawi la msingi la fizikia ambalo hutoa ufahamu wa kina wa ulimwengu wa mwili kupitia masomo ya nguvu na mwendo. Takwimu na mienendo zote mbili hutoa maarifa muhimu katika usawa na harakati za vitu, wakati dhana za nishati na mashine rahisi zinaonyesha matumizi ya vitendo ya kanuni hizi katika matukio ya ulimwengu halisi. Utafiti wa mechanics sio tu unaongeza uelewa wetu wa ulimwengu lakini pia huongeza uwezo wetu wa kupata suluhisho la shida za kila siku.
